增子坊井田可采煤层稳定性评价

沈宜厚

（山西省煤炭地质115勘查院，山西大同037003）

1 井田概况

增子坊井田位于大同煤田西南部，朔州市右玉县城东南21km处的元堡子镇增子坊村西，属于黄土半掩盖区,东距大同市约77km。井田范围由9个拐点坐标圈定，井田东西最长4.6km，南北宽1.96km，面积为7.6036km2。

2 含煤地层

根据井田内出露的及钻孔所揭露的地层由老到新为：奥陶系下统亮甲山组（O1l）、奥陶系中统下马家沟组（O2x）、石炭系中统本溪组（C2b）、石炭系上统太原组（C3t）、二叠系下统山西组（P1s）、二叠系下统下石盒子组（P1x）、白垩系下统左云组（K1z）：第四系中、上更新统（Q2+3），其中石炭系上统太原组（C3t）、二叠系下统山西组（P1s）为本井田含煤地层。

（1）石炭系上统太原组（C3t）：为本井田主要含煤地层，全井田赋存，上部为深灰色砂质泥岩及薄层砂岩，间夹1、2、3号煤层。中部主要为灰白色砂岩、砾岩，夹薄层深灰色砂质泥岩。下部为主要含煤层段，含4、5、6、7、8、9、10号7层煤层，主要由深灰色、灰黑色砂质泥岩、泥岩、海相泥岩、泥灰岩、粉砂岩、灰白色砂岩及煤层组成。煤层中夹有薄层高岭岩、炭质泥岩。8号煤层顶部的泥灰岩及海相泥岩中偶见动物化石。底部为中粗粒石英砂岩或砂砾岩（K2），层位稳定，太原组地层厚度87.00～129.88m，平均厚度为111.28m，与下伏本溪组地层整合接触。

（2）二叠系下统山西组（P1s）：为本井田次要含煤地层，全井田大面积赋存，上部以浅灰色砂质泥岩、粉砂岩与灰白色砂岩为主，夹有薄层粘土岩。下部以深灰色砂质泥岩、泥岩、粉砂岩与薄层灰白色砂岩为主，中夹山3、山4两层煤。底部为灰白色中粒砂岩、粗粒砂岩、含砾粗粒砂岩，有时相变为细粒砂岩（K3），平均厚度为6.61m。山西组地层厚度0～85.40m，平均厚度为54.52m，与下伏太原组地层整合接触。

3 含煤性

本井田含煤地层为二叠系下统山西组及石炭系上统太原组，共含煤12层。其中：山西组地层含煤2层，编号为山3、山4，煤层总厚度为0.10m，含煤系数为0.18%，结构简单，不可采且零星赋存，本文不再评价；太原组地层含10层煤层，编号为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10号，其中5号煤层局部分叉出5-1煤层，煤层总厚度22.88m，含煤系数20.56%。其中可采煤层为4、5-1、5、6、8号，可采煤层总厚度20.54m，含煤系数19.00%。

4 可采煤层稳定性定性评定

4.1 煤层稳定性定性评定标准

（1）稳定煤层：煤层厚度变化很小，变化规律明显，结构简单至较简单；煤类单一。全区可采或大部分可采。

（2）较稳定煤层：煤层厚度有一定变化，但规律性较明显，结构简单至复杂；有2个煤类。全区可采或大部分可采。可采范围内厚度及煤质变化不大。

（3）不稳定煤层：煤层厚度变化较大，无明显规律，结构复杂至极复杂；有3个或3个以上煤类。包括：

①煤层厚度变化很大，具突然增厚、变薄现象，全区可采或大部分可采；

②煤层呈串珠状、藕节状，一般连续，局部可采，可采边界不规则；

③难以进行分层对比，但可进行层组对比的复煤层。

（4）极不稳定煤层：煤层厚度变化极大，呈透镜状、鸡窝状，一般不连续，很难找出规律，可采块段零星分布；或无法进行煤分层对比，且层组对比也有困难的复煤层。

4.2 井田可采煤层赋存特征

井田内共含可采煤层5层：即 4、5-1、5、6、8号煤层，各可采煤层特征见表1。

（1）4号煤层：煤厚0～3.92m，平均0.97m。煤层结构简单，含夹矸0～1层，多为单一结构。煤层顶板为中、粗粒砂岩、砂质泥岩，底板为粉砂岩、砂质泥岩，主要赋存于井田东北部及中西部，4号煤层在井田内属局部赋存可采煤层。

表1 可采煤层特征表

（2）5-1号煤层：为5号煤层分叉煤层，上距4号煤层0.80～13.60m，平 均 3.60m；煤 厚 0～4.46m，平 均2.06m。煤层结构简单，含夹矸0～2层，多为单一结构，煤层顶板多为砂质泥岩、粉砂岩，底板为砂质泥岩、泥岩。主要赋存于井田西部，5-1号煤层在井田内属分叉区大部赋存可采煤层。

（3）5号煤层：上距 5-1号煤层 0～6.19m，平均1.26m；煤厚0～15.55 m，平均11.22m，井田东部5-1、5号煤层合并，合并区煤厚4.47～18.58，平均13.20m，煤层结构复杂，含夹矸0～10层，多为2～4层。煤层顶板多为泥岩、砂质泥岩、细粒砂岩，底板为砂质泥岩、细粒砂岩。5号煤层在井田内属全区赋存可采煤层。见图1。

（4）6号煤层：上距5号煤层1.63～14.01m，平均5.99m；煤厚0～1.85m，平均1.20m，煤层结构简单，一般不含夹矸，煤层顶板为粉砂岩、砂质泥岩，底板为砂质泥岩、中粒砂岩及粗粒砂岩。全区除东南部07071孔和东北部补Z0805无煤，Z1001、Z1002、F0909不可采外。6号煤层在井田内属大部分地区赋存面可采煤层。

（5）8号煤层：上距6号煤层2.29～14.21m，平均7.07m；煤厚3.25～6.80m，平均5.09m。煤层结构简单，含夹石0～3层，多为0～2层。煤层顶板多为砂质泥岩、细粒砂岩，底板为砂质泥岩、中、细粒砂岩。8号煤层在井田内属全区赋存可采煤层。

5 可采煤层稳定性定量评定

5.1 煤层稳定性定量评定标准

薄煤层以煤层可采性指数Km为主，煤层变异系数γ为辅；中厚及厚煤层以煤厚变异系数为主，可采性指数为辅。见表2。

煤层可采性指数（Km）和煤厚变异系数（γ）计算方法：

(1)：煤层可采性指数（Km）：

式中：Km——煤层可采性指数；

n——参与煤层厚度评价的见煤点总数；

n′——煤层厚度大于或等于可采厚度的见煤点数。

图1 5号煤层赋存范围及厚度等值线图

表2 评价煤层稳定性的主、辅指标

(2)煤厚变异系数（γ）：

式中：γ——煤厚变异系数；

M1——每个见煤点的实测煤层厚度，m；

—煤矿（或分区）的平均煤层厚度，m；

n——参与评价的见煤点数；

S——均方差值，m。

5.2 井田可采煤层稳定程度定量评价

根据井田内施工钻孔点数及各煤层厚度，经计算，各可采煤层的可采性指数及变异系数见表3。

4号煤层在井田赋存范围内平均厚度为0.97m，属于薄煤层，可采性指数Km=0.40，煤厚变异系数γ=124%，4号煤层为极不稳定煤层；

5-1号煤层在井田赋存范围内平均厚度为2.06m，属于中厚煤层，可采性指数Km=0.90，煤厚变异系数γ=45%，5-1号煤层为较稳定煤层；

表3 增子坊井田可采煤层稳定性的主、辅指标

5号煤层在井田赋存范围内平均厚度为11.22m，属于厚煤层，可采性指数Km=1.00，煤厚变异系数γ=21%，5号煤层为稳定煤层；

6号煤层在井田赋存范围内平均厚度为1.20m，属于薄煤层，可采性指数Km=0.95，煤厚变异系数γ=20%，6号煤层为稳定煤层；

8号煤层在井田赋存范围内平均厚度为5.09m，属于薄煤层，可采性指数Km=1.00，煤厚变异系数γ=13%，8号煤层为稳定煤层。

6 结论

增子房井田内可采煤层稳定性采用定性和定量结合的方法确定为：4号煤层为局部赋存极不稳定局部可采煤层；5-1号煤层属井田分叉区内大部赋存较稳定可采煤层；5号煤层属井田内全区赋存稳定可采煤层；6号煤层属井田内大部分地区赋存且稳定可采煤层；8号煤层属全井田内赋存稳定可采煤层。

参考文献：

[1] 山西煤田地质勘探115队.山西大同煤田北部石炭二迭纪详查勘探地质报告[R].

[2] 煤、泥碳地质勘查规范[S].

[3] 国家安全生产监督管理局、国家煤矿安全监察局.关于印发煤矿地质工作规定的通知[R].